CN108601864A - 用于增强骨修复中骨诱导分子的递送的基质 - Google Patents

用于增强骨修复中骨诱导分子的递送的基质 Download PDF

Info

Publication number
CN108601864A
CN108601864A CN201680063582.5A CN201680063582A CN108601864A CN 108601864 A CN108601864 A CN 108601864A CN 201680063582 A CN201680063582 A CN 201680063582A CN 108601864 A CN108601864 A CN 108601864A
Authority
CN
China
Prior art keywords
particle
bmp
bone
matrix
multiporous biological
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201680063582.5A
Other languages
English (en)
Inventor
E·范德普卢
H·泽赫曼
C·G·威尔逊
J·沃兹尼
C·T·布朗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wayne Bai Tucci LLC
Bioventus LLC
Original Assignee
Wayne Bai Tucci LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wayne Bai Tucci LLC filed Critical Wayne Bai Tucci LLC
Publication of CN108601864A publication Critical patent/CN108601864A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/56—Porous materials, e.g. foams or sponges
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/001—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L24/0015—Medicaments; Biocides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/001—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L24/0036—Porous materials, e.g. foams or sponges
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/0047—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • A61L24/0073—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material with a macromolecular matrix
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/02—Inorganic materials
    • A61L27/10—Ceramics or glasses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14—Macromolecular materials
    • A61L27/22—Polypeptides or derivatives thereof, e.g. degradation products
    • A61L27/24—Collagen
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
    • A61L27/46—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix with phosphorus-containing inorganic fillers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/54—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P19/00—Drugs for skeletal disorders
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/20—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices containing or releasing organic materials
    • A61L2300/252—Polypeptides, proteins, e.g. glycoproteins, lipoproteins, cytokines
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
    • A61L2300/412—Tissue-regenerating or healing or proliferative agents
    • A61L2300/414—Growth factors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

本发明提供了用于制备骨诱导合成骨移植物的***和方法，其中可掺入生物相容性基质材料内的多孔陶瓷颗粒用骨诱导试剂负载。在一些情况下，通过使用低pH缓冲液和预处理促进颗粒的负载。

Description

用于增强骨修复中骨诱导分子的递送的基质
发明领域
本申请要求2015年10月30日提交的申请号为62/248,861的美国临时申请的优先权和权益，并且通过引用将其整体并入本文。
本申请涉及医疗装置和生物疗法，并且更具体地涉及骨粘固剂(bone cement)、骨油灰(bone putty)和颗粒-粘合剂复合材料。
背景
每年在大约两百万个矫形手术中使用骨移植物，并且通常采用三种形式之一。自体移植物，其通常由从患者的一个部位采集以移植到同一患者的另一部位的骨组成，是骨移植材料的基准，因为这些材料同时具有骨传导性(用作新骨生长的支架)、骨诱导性(促进成骨细胞发育)和成骨性(包含形成新骨的成骨细胞)。然而，对自体移植物供应的限制已经使得使用来自尸体的同种异体移植物成为必要。然而，这些材料不如自体移植物理想，因为同种异体移植物可能引发宿主-移植物免疫反应或可能传播感染性或朊病毒疾病，并且通常被灭菌或处理以去除细胞，这消除了它们的成骨能力。
鉴于人源骨移植材料的缺点，在本领域中存在对合成骨移植材料的长期需求。合成移植物通常包含以糊状物或油灰(putty)形式递送的钙陶瓷和/或粘固剂。这些材料是骨传导性的，但不是骨诱导性或成骨性的。为了提高它们的功效，已经采用骨诱导材料，特别是骨形态发生蛋白(BMP)，如BMP-2，BMP-7或其他生长因子如成纤维细胞生长因子(FGF)、***(IGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)和/或转化生长因子β(TGF-β)负载合成的含钙材料。然而，重大的技术挑战已经妨碍了将骨诱导材料有效地掺入合成的骨移植替代物中，这进而限制了高质量骨诱导性合成骨移植材料的开发。
一个这样的挑战是开发以下移植物基质，其随着时间的推移而不是以单次短暂爆发性释放方式递送骨诱导材料，并且其具有适当的物理特性以支持新骨生长。具有适当物理特性的材料的制备尤其涉及平衡以下要求，这样的材料是足够刚性的以承受在植入期间和植入后将施加到移植物的负荷的要求，和它们保持足够多孔以允许细胞和组织浸润并以允许用新骨代替移植物的速率降解或溶解的要求，以及它们以适合骨生成的时间和空间方式洗脱骨诱导材料的单独要求。只有上述设计标准的组合才能产生用于促进新骨形成和最终愈合的最佳移植物基质。例如，目前商业上可获得的BMP-洗脱合成骨移植物不符合这些要求，并且存在对经优化以用于递送骨诱导材料如BMP的骨移植物材料的需求。
发明概述
本发明通过提供具有与最佳物理特性组合的改进的骨诱导蛋白洗脱的合成骨移植材料，以及其制备和使用方法，解决了本领域中重要的未满足的需求。一方面，本发明涉及一种组合物，其包含具有多个平均尺寸范围为100至500微米的微孔的多孔生物相容性基质和与生物相容性基质接触的钙陶瓷颗粒(其任选地但不一定具有大于30m2/g的比表面积)，该颗粒具有限定颗粒内部的至少一个表面的微孔的互连网络。在一些情况下，陶瓷颗粒具有范围为5.5至6.0的pH(如在颗粒和水或另外的中性非缓冲溶液的浆料中测量的)。本发明的组合物可以被配置用于用骨诱导蛋白负载并且在植入患者后保留至少50％的这样的骨诱导蛋白达7天或更久。按照这种方式，在一些情况下，组合物包含与颗粒内部的至少一个表面结合的骨诱导蛋白，使得钙陶瓷颗粒的质心附近的骨诱导蛋白的浓度与钙陶瓷颗粒外表面上的骨诱导蛋白的浓度相似(例如不小于钙陶瓷颗粒外表面上的骨诱导蛋白的浓度的约33％)。例如，在一些情况下，在质心附近(即在约20％的半径内，或在一些情况下，从质心到外表面的平均距离的10％内)的内表面上的骨诱导蛋白的浓度可以是颗粒外表面上存在的蛋白浓度的至少33％(例如，表面上的蛋白浓度与质心附近的浓度之比可以小于3)。可以由胶原或合成聚合物形成的生物相容性基质任选地包括多个平均直径在1-2mm范围的大孔，并且任选地或另外地，其特征在于足够的柱强度以抵抗在50％线性应变下至少50kPa的压力。
另一方面，本发明涉及治疗患者的方法，其包括使患者的骨组织接触组合物的步骤，所述组合物包含(a)多孔生物相容性基质，所述基质包含多个平均尺寸为约100μm至约500μm的大孔，(b)与多孔生物相容性基质接触的钙陶瓷颗粒，所述钙陶瓷颗粒具有限定颗粒内部的至少一个表面的微孔的互连网络，和(c)与所述颗粒内部的至少一个表面结合的骨诱导蛋白，其中骨诱导蛋白分布在颗粒质心附近的至少一个表面的部分上和颗粒外部附近的至少一个表面的部分上。骨组织任选地是骨和/或椎骨的创伤性损伤部位。在一些情况下，钙陶瓷颗粒具有约5.5至约6.0的pH，和/或钙陶瓷颗粒的质心附近的骨诱导蛋白的浓度不小于钙陶瓷颗粒的外表面上的骨诱导蛋白浓度的约33％。在一些情况下，生物相容性基质可以包含胶原或合成聚合物。供选择地或另外地，该方法可包括用包含骨诱导蛋白的溶液润湿组合物，由此使骨诱导蛋白与至少一个表面结合的步骤。
又一方面，本发明涉及一种用于治疗患者的试剂盒，其包括载体和以其中可以将骨诱导蛋白添加到流体以形成溶液的形式容纳骨诱导蛋白的容器。载体包括多孔生物相容性基质，其包含多个平均尺寸为约100μm至约500μm的大孔，和接触多孔生物相容性基质的钙陶瓷颗粒，所述颗粒具有限定所述颗粒内部的至少一个表面的微孔的互连网络。通过向容纳骨诱导蛋白的容器添加流体形成的溶液同时适于润湿载体，由此使骨诱导蛋白与颗粒内部的至少一个表面结合，从而形成植入物。在各种情况下，多孔生物相容性基质另外具有多个平均直径为约1mm至2mm的大孔，和/或由胶原形成，和/或由合成聚合物形成。供选择地或另外地，由试剂盒的组分形成的植入物具有足够的柱强度以抵抗在50％线性应变下至少50kPa的压力。
附图简述
通过附图对本发明的某些实施方案进行说明。将理解的是，附图不一定是按比例的，并且对于理解本发明而言不必要或者使得其他细节难以察觉的细节可以省略。将理解，本发明不一定限于本文说明的特定实施方案。
图1显示了在8周时与使用以粒化磷酸钙基质(CPM)递送的BMP-2的处理相比，响应使用以可吸收胶原海绵(ACS)递送的BMP-2的处理的非人灵长类动物腓骨截骨模型中愈伤组织形成的比较。图A和B中显示的BMP-2/ACS处理的截骨具有由在微孔ACS载体外部而非ACS载体内的骨形成导致的中空愈伤组织结构。相比之下，图C和D中显示的BMP-2/CPM处理的修复具有由颗粒状大孔载体之间的骨形成导致的均匀得多的愈伤组织结构。
图2显示了在兔尺骨截骨模型中，注射rhBMP-2/磷酸钙基质(CPM，0.7和4.2mg/mL)后，与在可吸收胶原海绵(ACS)上递送的0.2mg/mL rhBMP-2和以缓冲液递送的rhBMP-2(0.7mg/mL)相比，rhBMP-2随时间(天)的原位保留(初始剂量的百分比，平均值±SD)。
图3显示了在大鼠肌内袋模型中，与负载到预先形成的CaP粘固剂颗粒表面上的BMP-2和以可吸收胶原海绵(ACS)递送的BMP-2相比，以磷酸钙(CaP)粘固剂递送的BMP-2的保留曲线。包含在CaP粘固剂中的BMP-2的保留显著长于负载到预先形成的CaP粘固剂颗粒表面上的BMP-2的保留。来自表面涂覆的CaP粘固剂颗粒的BMP-2保留类似于以ACS递送BMP-2时观察到的非最佳保留。
图4显示了与可吸收胶原海绵(ACS)相比，以CDHA多孔高SSA(比表面积)颗粒、CDHA非多孔高SSA颗粒、大孔磷酸钙粘固剂(CaP)、60:40HA/TCP多孔颗粒、15:85HA/TCP多孔颗粒递送的BMP-2的作为以天表示的时间的函数的体外保留曲线(初始值的百分比)。将BMP负载到BMP缓冲溶液中的载体上1小时。然后将负载BMP的颗粒在含有20％牛血清的溶液中孵育以模拟暴露于体内血清蛋白。与单独的或包含在胶原海绵内的ACS和低SSA颗粒相比，具有和不具有多孔性的高比表面积CDHA颗粒和CaP粘固剂具有优异的BMP体外保留。
图5A-B显示了根据本发明的某些实施方案的不采用(A)和采用(B)负载缓冲液的负载有基于BMP的骨诱导蛋白的颗粒的显微照片。图5A显示了当荧光标记的BMP以弱缓冲溶液递送时，蛋白被限于陶瓷颗粒的表面。相反，当荧光标记的BMP以良好缓冲的低pH溶液递送时，蛋白能够渗透并定位到陶瓷颗粒的内表面。
图6A-F显示用在不同缓冲液组合物中的荧光标记的BMP负载的未处理(A-C)和酸预处理(“蚀刻的”)(D-F)颗粒的显微照片。在第一列(A和D)中，颗粒用在低缓冲容量的pH4.0缓冲液(“1x dBMP缓冲液”；组成见表1)中的蛋白负载。在第二列(B和E)中，颗粒用在中等缓冲容量的pH 3.5缓冲液(“5xdBMP缓冲液”)中的蛋白负载。在第三列中，颗粒用在高缓冲容量的pH 3.0缓冲液(“10xdBMP缓冲液”)中的蛋白负载。随着缓冲容量增加和pH降低，蛋白分布从在A和D中被集中颗粒表面变为更均匀的分布(即蛋白沿着质心附近的孔表面和颗粒外表面附近的孔表面分布)。蚀刻的颗粒与10x dBMP缓冲液的组合得到最均匀的蛋白分布。
图7A-B显示了负载BMP的颗粒的荧光显微照片，而图7C-D显示当以弱缓冲液(1XdBMP缓冲液)或强缓冲液(1M乙酸)递送时，在整个颗粒中来自荧光标记的BMP蛋白的信号的定量。图7A-C表明，在弱缓冲***中，绝大多数BMP被限制在颗粒外部附近，而在强缓冲体系中，BMP更均匀地分布在质心和外部之间。在强缓冲液中，外周与质心荧光的比例较低(例如接近1:1)，总信号的至少30％见于质心中。图8D表明这至少部分是由于颗粒质心中信号的增强。
图8示出了在将BMP与未处理或蚀刻的颗粒在不同缓冲液组合物中孵育后，在盐水洗涤液和盐酸胍提取物之间的蛋白分配。盐水洗涤液中的蛋白被认为松散地结合到颗粒，而盐酸胍提取物中的蛋白被认为紧密结合到颗粒。在未处理的颗粒中，随着缓冲容量增加和pH降低(即从“1x dBMP”到“10x dBMP”缓冲液条件)，松散结合的BMP的量减少。对于蚀刻的颗粒，观察到类似的模式，直到BMP被负载到高缓冲容量的pH 3缓冲液(10x dBMP)中，在这种情况下，松散结合的蛋白的分数相对于1x dBMP和5x dBMP条件下的松散结合的蛋白的分数显著增加。
图9显示在碱性颗粒(例如pH 8.5)中，BMP倾向于聚集(A320值高)，并且随着缓冲液的强度增加(1X→5x→10x dBMP缓冲液)，聚集程度通常降低。另外，在低pH颗粒(例如pH5.2)中，BMP倾向于总体上较少聚集，因此更好地实现向颗粒内部的递送。
详述
骨诱导组合物
利用本发明的组合物的合成骨移植物(也可互换地称为“植入物”或“构建体”)通常包含三种组分：骨传导材料，如钙陶瓷或其他固体矿物体，骨诱导材料，如骨形态发生蛋白，和生物相容性基质，如胶原海绵。如本文所用，骨传导材料是指促进成骨性细胞向内生长(ingrowth)或在上面生长(ongrowth)的任何材料，所述成骨性细胞包括成骨细胞、前成骨细胞、骨祖细胞、间充质干细胞和能够分化成合成和/或维持骨骼组织的其他细胞或能够以其他方式促进合成和/或维持骨骼组织的细胞发育的其他细胞。在本发明的优选实施方案中，骨传导材料是包含骨传导性磷酸钙陶瓷的颗粒，其适于提供负载到颗粒上的骨诱导物质的持续释放。在一些情况下，颗粒包含互连的复杂多孔结构。Vanderploeg等人的第62/097,393号美国临时专利申请中描述了本发明人已经发现的显示经优化用于本发明的构建体、***和方法的BMP结合和洗脱特征的示例性颗粒，出于所有目的将其全部公开内容并入本文。
颗粒通常由任何合适的骨传导材料制成，其组成和结构适于使本发明的植入物保持在原位并在对于骨的形成和愈合最佳的时间间隔(例如数周或数月)内释放骨诱导材料。尽管这些特征可能随应用而变化，但颗粒通常包括但不限于一水磷酸一钙、磷酸二钙、脱水磷酸二钙、磷酸八钙、沉淀羟基磷灰石、沉淀无定形磷酸钙、磷酸一钙、α-磷酸三钙(α-TCP)、β-磷酸三钙(β-TCP)、烧结羟基磷灰石、氧磷灰石、磷酸四钙、羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石及其组合。
骨诱导材料通常包括刺激由前体细胞群生成成骨细胞的肽和非肽生长因子。在一些实施方案中，骨诱导材料是转化生长因子β(TGF-β)超家族的成员，如BMP-2、BMP-3、BMP-4、BMP-5、BMP-6、BMP-7、BMP-9，或设计的BMP，如Berasi等人的名称为“设计的骨诱导蛋白(Designer Osteoinductive proteins)”的第US 20120046227A1号美国预授权公开申请中描述的BMP-GER或BMP-GER-NR嵌合BMP，出于所有目的将其全部公开内容在此通过引用并入。在其他实施方案中，骨诱导材料是成纤维细胞生长因子、***、血小板源性生长因子、小分子、核苷酸、脂质或本文所列的因子中的一种或多种的组合。
根据本发明的植入物(在本文中也称为“构建体”)的第三组分是生物相容性基质，其可以是任何合适的生物相容性材料，其(a)当与颗粒一起使用时表现出足够的刚性和/或柱强度，以承受植入时施加于其上的负荷，(b)不引起过度炎症(即足以抑制或防止新骨形成或断骨愈合的炎症)，抑制成骨细胞的增殖或以其他方式干扰颗粒和/或骨诱导材料的活性，和(c)在适当的间隔内具有足够的内聚力以使新骨沉积在限定区域内。另外，生物相容性基质任选地是可降解的和/或骨传导性的。在各实施方案中，生物相容性基质为透明质酸(HA)及其官能化或改性形式，动物或重组人的胶原，明胶(动物或重组人的)，纤维蛋白，壳聚糖，藻酸盐，琼脂糖，自组装肽，全血，富含血小板的血浆，骨髓穿刺液(bone marrowaspirate)，聚乙二醇(PEG)及其衍生物，官能化或以其他方式可交联的合成生物相容性聚合物，包括聚(丙交酯-共-乙交酯)、聚(己内酯)、聚(乳酸)、聚(羟基乙酸)、泊洛沙姆和本领域已知的其它热敏或反向热敏聚合物，以及前述任何一种或多种的共聚物或混合物。
植入物设计的技术考虑
包括如上所述的骨诱导材料、颗粒和生物相容性基质的本发明的植入物通常具有适合于促进骨生长和愈合并且目前可用的合成骨移植材料没有显示的特征。根据本发明的植入物的相关特征至少包括(a)适合于该应用的骨诱导材料的释放动力学，(b)适合于促进新骨形成但不干扰新骨形成的停留时间，(c)允许细胞和组织，包括伴随新骨形成的新血管组织浸润的大孔性，和(d)足够的刚性/或抗压性以承受施加于植入物的负荷。
BMP主要通过刺激成骨祖细胞的分化来诱导骨形成，所述成骨祖细胞位于骨包膜中或周围软组织包膜中的修复部位。通过在修复部位处释放微微克/毫微微克量的储存在骨矿物质相中的BMP和由骨祖细胞分泌的新合成的BMP来刺激生理性骨修复。这两种BMP来源保持修复部位处的BMP浓度处于生理水平达适当量的时间，以诱导成功的骨修复。
理想地，将外源BMP递送至以模拟生理学BMP响应的量和随模拟生理学BMP响应的间隔洗脱BMP的构建体中。然而，应该注意的是，通常需要施用高得多的药理学BMP浓度以在细胞水平上达到BMP的生理浓度，并将生理浓度维持适当量的时间。这是由于不完全了解的因素的组合。不希望受任何理论束缚，驱动这些构建体中超生理BMP浓度需求的一个因素可能是外源BMP不能模拟来自骨的内源性BMP和来自细胞的新形成的内源性BMP的生理性局部释放的效率。此外，rhBMP在生理pH下通常是不溶的，因此(同样不希望受任何理论束缚)，许多外源递送的BMP可能不是生理学上可用的。
刺激骨修复所需的外源性rhBMP的量似乎是物种依赖性的。经验数据表明，与包括狗、绵羊和山羊的较大动物相比，需要较低浓度的外源性rhBMP来刺激小动物如啮齿动物和兔中的骨形成。非人灵长类和人似乎需要最高浓度的外源性rhBMP来刺激骨修复。例如，FDA批准以可吸收胶原海绵(ACS)递送的用于狗的骨修复的rhBMP-2浓度为0.2mg/mL，相比之下用于人的骨修复的rhBMP-2浓度为1.5mg/mL。再者，促成所需外源性rhBMP浓度的这种差异的因素尚未清楚地了解，但本领域技术人员将理解的是，在评估动物模型中的发现对人类患者的适用性时，必须考虑物种间差异。
类似地，BMP必须递送到组织所经过的间隔在物种之间变化：由于啮齿动物和兔的快速固有骨形成速率，因此用于啮齿动物和兔的修复的BMP停留时间可短至几天，而非人灵长类动物和人类患者通常需要几个星期的BMP停留时间。虽然不希望受任何理论束缚，但在灵长类动物和人中观察到的较长间隔似乎与用于愈合过程的时间量相关，所述愈合过程从由手术或创伤引起的初始分解代谢性炎症期转变为涉及成骨祖细胞和相关新血管单位的迁移和分化以支持融合/修复过程的合成代谢期。对于啮齿动物来说最佳的短BMP停留时间可能不维持生理BMP水平达足够的时间量以刺激具有较慢骨形成速率的动物的骨修复。相反，BMP可能不从具有较长保留曲线的载体以足够的量释放，以刺激具有快速固有骨形成速率的动物的骨形成。
作为一个实例，以缓冲溶液局部递送到修复部位的BMP的停留时间极短，并且甚至当以溶液递送相对大量的BMP时，仅在啮齿动物模型中刺激足够的骨响应。对于非人灵长类动物和人类患者的应用，优选使用缓释载体以将BMP定位至治疗部位达数周的时间。
用于提供延时局部BMP释放的一种策略是利用模拟BMP与内源性细胞外基质的结合的载体。作为一个实例，胶原载体比BMP溶液显示出更长的BMP停留时间，这是由于(不受任何理论的束缚)BMP与细胞外基质组分，包括内源性胶原的固有结合性质。包括磷酸钙基质(CPM)的陶瓷载体更加接近地模拟BMP从骨的生理学释放，停留时间很长。从陶瓷载体释放BMP可能需要相同的在从骨释放BMP中观察到的破骨吸收。基于这种独特性质，与其他天然存在的和合成的生物材料相比，如本发明中使用的包含嵌入复合载体内的陶瓷组分的植入物可以是用于BMP递送的优良载体。
除了在时间上优化骨响应之外，理想的载体提供最佳的空间骨响应。在一些递送***中看到的一种效应是BMP释放到植入部位周围的血肿/血清肿流体中，促成异位(heterotopic)或异位(ectopic)骨形成。BMP-2经注册用于人，其以放置在用于脊柱椎体间融合的椎间融合器中的可吸收胶原海绵(ACS)递送，和单独用ACS海绵递送用于开放性胫骨骨折修复。虽然ACS符合许多对载体的要求，但BMP从ACS的释放特别是在最初的24小时内是快速的。快速BMP释放的后果在一定程度上与使用观察的异位/异位骨、手术后软组织肿胀/瞬时流体形成和一过性骨吸收(transient bone resorption)的观察现象有关。
同样，不希望受任何理论束缚，认为BMP从ACS海绵快速释放主要是由于血清蛋白比胶原具有更高的对BMP的亲和力。BMP对胶原的亲和力实现了BMP的有效负载并将BMP/载体转移至手术修复部位。然而，一旦与存在于与手术出血相关的修复部位内的血清蛋白接触，BMP迅速从海绵释放并被限制在修复部位的血肿内。作为愈合过程的部分，在修复后的第一周期间将血肿转化为血清肿，使得释放的BMP与血清肿液一起迁移到可用的组织平面中，促成异位或异位骨形成。
就避免骨小梁骨吸收而言，在施用BMP/ACS后，BMP在干骺端骨内快速释放或者BMP快速释放到与终板被穿透的椎体间融合相关的骨小梁中导致在也有大量破骨细胞前体细胞的位置处的成骨细胞前体细胞的快速上调。由于这两种细胞类型之间的正常干扰，产生了足够的成熟的破骨细胞以在骨形成之前引起骨小梁的一过性吸收。这种现象是有时在与使用相关的椎体间融合和干骺端骨修复中观察到的骨溶解的部分原因。
结构考虑
为了提供BMP的时间和空间上的最佳递送，根据本发明的各实施方案的载体优选是大孔的，使得它们允许新血管和骨形成细胞渗透到修复部位中以产生均匀的全厚度修复(图1)。非大孔的载体经常导致其表面上的骨壳机械性质差，不完全渗透到修复部位中的修复。用于以递送BMP-2的可吸收胶原海绵(ACS)的空隙体积超过90％。然而，ACS的平均孔径相对小。单个细胞如巨噬细胞和单核细胞可渗透到海绵中以引发载体吸收和结合的BMP的释放。BMP也可以自由地扩散到海绵外。然而，孔径不大到足以实现引发骨形成所需的血管单位的渗透。结果，响应于采用BMP-2/ACS的治疗的骨形成通常发生在吸收性胶原海绵外部的血管丰富的肉芽组织中，而不是发生在海绵内部。如图1A-B中所示，在吸收性ACS周围新形成的骨的快速矿化可导致非最佳的中空愈伤组织结构。相比之下，具有超过300微米的大孔性的颗粒状磷酸钙基质或载体实现BMP诱导的血管在载体内的快速渗透，得到更均匀、机械上优越的受引导的组织修复愈伤组织构建体。
最佳的BMP载体还应优选地具有足够的抗压性以确保用于新骨形成的空间，而不受来自周围软组织的干扰。这对于软组织可以伸入修复部位的节段性缺损和后外侧脊柱融合尤为重要。用于以INFUSE递送BMP-2的可吸收胶原海绵(ACS)不提供足够的抗压性以防止覆盖的软组织限制后外侧融合团块的尺寸。虽然一些产品，如Medtronic,Minneapolis,MN开发的使用由浸渍有HA/TCP颗粒的胶原组成的抗压胶原基质(CRM)来递送BMP，用于后外侧脊柱融合，但目前这样的产品尚未被批准用于人。尽管如此，添加磷酸钙颗粒可赋予产品足够的抗压性，以证明在人的后外侧融合中的功效。然而，胶原内缺乏大孔性和CRM载体的非最佳BMP结合特性使更高的BMP浓度成为必要。
用于颗粒的蛋白负载的溶液和试剂盒
在本发明的构建体中，BMP主要由嵌入构建体内的陶瓷颗粒携带。通常，使用现有方法，BMP在颗粒的外表面上积聚，产生蛋白“边缘”而不是渗透本发明的各实施方案中优选使用的颗粒的高度多孔结构。在构建体植入后，蛋白边缘可以有助于BMP的爆发性释放，而BMP渗透到颗粒中可以有助于延时释放曲线，因为与颗粒内表面结合的BMP的释放被阻止，直至植入的颗粒，例如由于植入部位的破骨细胞活性而降解。不希望受到任何理论的束缚，认为BMP一般在低pH、低离子强度缓冲液中是高度可溶的；具有这些特性的现有技术的BMP缓冲液通常具有低缓冲容量。另一方面，用于本发明的构建体中的颗粒通常是碱性的；这种差异可以有助于使用现有方法使BMP相对有限地浸润到颗粒中。
本发明人已经发现了促进BMP渗透到颗粒的内部孔结构中的两个因素：首先，本发明人已经发现用酸溶液(例如，50mM盐酸(HCl)或更优选500mM乙酸)预处理颗粒，也称为“蚀刻”颗粒，然后将颗粒与含有BMP的溶液一起孵育(称为“蛋白负载”步骤)有助于将BMP输送到颗粒的内部孔隙结构中。其次，本发明人已经发现某些组合物，通常包括具有相对较高缓冲容量的缓冲液的组合物，也有助于将BMP输送到颗粒的内部孔中。以下依次讨论这些因素中的每一个：
关于在蛋白负载之前对颗粒的蚀刻，本发明人已经发现，在酸性溶液，优选500mM乙酸中以每克重量的缺钙羟基磷灰石(CDHA)颗粒10mL的比例通过15分钟至4小时的孵育对颗粒进行预处理改善BMP向颗粒中的浸润。用酸处理颗粒将颗粒的pH降低至pH 5.5-6.0。在某些情况下，当缓冲液具有足够高的缓冲容量和足够低的pH时，蚀刻也能导致BMP向溶液中的释放增加，例如在冲洗颗粒期间。另外，技术人员将认识到，在一些情况下，通过利用在其制备状态下具有固有低pH(例如小于7.0)的颗粒，可以获得与通过蚀刻颗粒所获得的蛋白负载和洗脱结果类似的蛋白负载和洗脱结果。
关于新的BMP缓冲液，本发明人已经发现，几种缓冲液组分和/或组合物可以导致BMP向颗粒的内部孔中的浸润改善。表1中显示了根据本发明的缓冲液(以及用于比较目的的临床使用的rhBMP-2缓冲液)的非限制性列表：
表1：示例性缓冲液组成
本发明人已经发现，相对于之前使用的BMP-2缓冲液，“5X”和“10X”缓冲液制剂改善BMP向颗粒中的浸润。更一般地，并且不希望受任何理论的束缚，在本发明的各实施方案中，优选在用颗粒孵育时具有足以维持低pH(例如小于5.0)的缓冲容量的弱酸性缓冲溶液。具体而言，尽管表1中列出的溶液通过谷氨酸和/或甘氨酸进行缓冲，但各种其他缓冲剂用于本发明的蛋白负载溶液，包括乳酸、乙酸、甲酸、苹果酸、丙二酸、天冬氨酸、柠檬酸、酒石酸、磷酸、富马酸和/或琥珀酸。在优选的情况下，缓冲剂具有约2.3至4.5的pKa，而缓冲液作为整体优选具有3.5至4.0的pH。
除了缓冲剂之外，本发明的溶液还可以加入一种或多种添加剂，包括但不限于0.01％-0.1％(w/v)聚山梨酯-80、0.5％-5％(w/v)蔗糖、0.5％-5％(w/v)海藻糖、0.5％-5％(w/v)山梨醇或0.5％-5％(w/v)甘露醇。
举例来说(而非限制)，根据本发明的一种缓冲溶液具有以下组成(即基本上由以下组成)：5mM谷氨酸、0.15％(w/v)甘氨酸、1％蔗糖和水，pH值为4.0。另一种缓冲溶液是50mM谷氨酸、1.5％(w/v)甘氨酸、1％蔗糖和水，用盐酸将pH调节至3.0，而另一种合适的缓冲液是50mM谷氨酸、0.75％(w/v)甘氨酸、1％蔗糖和水，pH值为3.5。又一种缓冲溶液是25mM谷氨酸、0.75％(w/v)甘氨酸、1％蔗糖和水，用HCl将pH调节至3.5，另一种是25mM谷氨酸、0.75％(w/v)甘氨酸、1％蔗糖和水，pH为3.7，而另一种缓冲溶液是25mM谷氨酸、2％(w/v)甘氨酸、1％蔗糖和水，pH为4.0。又一种合适的缓冲溶液是50mM谷氨酸、1.5％(w/v)甘氨酸、1％蔗糖和水，pH为3.7。
图6包括在蛋白负载步骤期间用具有各种pH和缓冲容量的缓冲液处理的初始(图A、B、C)和蚀刻(图E、F、G)颗粒的几张荧光显微照片。在初始颗粒中，蛋白边缘在所有条件下均可见，并且在初始和蚀刻颗粒中，随着缓冲溶液的缓冲容量和酸度增加，颗粒的浸润改善。重要地，当使用中等缓冲容量的缓冲液时(图B和E)，通过蚀刻改善了BMP向颗粒中的浸润，但在具有高缓冲容量的缓冲液中负载的初始颗粒中也观察到良好的浸润。这些结果表明，将高缓冲容量、低pH蛋白负载缓冲液与颗粒蚀刻配对对实现良好的BMP向颗粒的浸润并不是严格必需的；因此，本发明的各实施方案利用蚀刻和/或改进的蛋白负载缓冲液。
然而，本发明人还发现，蚀刻和缓冲的不同组合可导致颗粒与BMP之间不同程度的表观结合，如在BMP负载的颗粒的盐水洗涤液中洗脱的BMP的分数所证明的。图7显示了在盐水洗涤液(暗条)和随后的盐酸胍蛋白提取物(亮条)中洗脱的BMP分数。一般地，在盐水洗涤期间约20％或更少的BMP洗脱，但是在用10X BMP缓冲液负载的蚀刻颗粒中，在洗涤期间洗脱了几乎40％的BMP，而用5X BMP缓冲液负载的蚀刻颗粒在洗涤期间释放小于10％的其BMP。不希望受任何理论束缚，据信这些差异可能与植入的构建体的BMP释放差异相关，并且本发明包括BMP释放动力学可以通过改变BMP负载缓冲液和/或颗粒的蚀刻调整的构建体。
在使用中，通过使用本发明的组合物和方法产生的负载蛋白的颗粒形成用于治疗患者的多部分构建体的一部分。如上所述，这些构建体通常包含骨诱导蛋白，其优选与具有不同尺寸的微孔的复杂和互连网络的颗粒结合并从其洗脱，所述颗粒进而被嵌入、***聚合物基质或以其他方式与聚合物基质接触，所述聚合物基质具有促进细胞和血管浸润的大孔结构，并且其特征在于大约数周的停留时间(有利地允许骨诱导蛋白的延时递送，如上文更具体描述的)和足以使构建体在植入时能保持完整并为新骨生长提供结构支撑的刚性和抗压性。这些构建体通常包括多孔聚合物基质，所述多孔聚合物基质优选包含胶原，但任选地包含其他天然存在的或合成的聚合物。
下一代载体
又一方面，本发明涉及满足上文讨论的设计标准的三部分构建体。表1列出了根据本发明的各实施方案的示例性而不全面的构建体。将理解的是，满足上述设计标准的其他构建体在本发明的范围内。
表2：示例性构建体
表2中的构建体包括嵌入大孔生物相容性基质内的负载BMP的颗粒。在一些情况下，通过包含一个或多个加强元件，如一个或多个杆、纤维或网或编织框架，构建体的刚性增加。在包含或不包含这样的加强元件的情况下，根据本发明的各实施方案的构建体通常是足够刚性的以承受在植入期间和之后施加到构建体的力。
表2中描述的构建体可以使用本领域已知的方法形成。例如，McKay的第9,163,212号美国专利(其出于所有目的通过引用并入本文)描述了通过模制形成“细胞递送基质”的方法，其通常从包含在液体溶剂中的诸如胶原的聚合物基质材料和陶瓷颗粒的浆料开始，所述液体溶剂可以是水或水溶液(例如生理盐水、葡聚糖或蔗糖溶液等)，或极性质子溶剂，如甘油或甘油酯。液体溶剂可以占混合浆料的重量的约5至70％。然后将浆料置于模具中，并任选地压缩、加热、冻干和/或交联。关于交联，
本发明的构建体可以被装进试剂盒，所述试剂盒可以包括一种或多种BMP负载溶液，用于将负载溶液施加到构建体和/或用于将构建体置于患者体内的施用器，和描述试剂盒的使用或其组分以实施本发明的方法的说明材料。尽管本文描述了示例性试剂盒，但根据本发明，其他有用的试剂盒的内容物对于技术人员将是显而易见的。这些试剂盒中的每一种均包含在本发明内。
本发明包括用于治疗以防止有其需要的患者的骨量损失和/或增加的试剂盒。该试剂盒包括如上所述的构建体，以及可呈冻干或其他干燥形式或在溶液中的成骨蛋白。如果蛋白被冻干或以其他方式不在溶液中，则试剂盒按如上所述情形也可以包括稀释剂或负载缓冲液。试剂盒还包括施用器，包括但不限于用于向蛋白容器添加流体和/或润湿构建体的注射器，或用于将负载有骨诱导蛋白的构建体置于患者体内的递送装置。此外，试剂盒可以任选地包括说明材料，所述说明材料阐明使用试剂盒以治疗或预防骨损失，促进骨折的愈合或接合，和/或以其他方式增加骨量或治疗患者的骨病症的相关信息。
结论
贯穿本申请，提到了“大孔”、“微孔”以及大孔性和微孔性。通常，大孔具有大于100微米的横截面尺寸，而微孔在100nm至100微米之间。小于100nm的孔被称为纳米孔。
除非注明，术语“患者”或“受试者”可互换使用，并且指哺乳动物如人类患者和非人灵长类动物，以及兽医学受试者如兔、大鼠和小鼠，和其他动物。优选地，患者是指人。
如本文中可互换使用的术语“有效量”或“治疗有效量”是当施用于组织或哺乳动物，优选人时，与在不存在化合物的情况下检测到的反应相比介导可检测的治疗反应的量。诸如但不限于抑制和/或减少纤维化、骨质量或骨密度增加等的治疗反应可以通过大量本领域公认的方法容易地评估，所述方法包括如本文所公开的方法。
如本文所用，“治疗”是指预防或降低影响患者的疾病或病症(例如，骨密度降低、骨折、纤维化等等)的症状的频率或严重程度。该术语包括本文所述的组合物、***和方法的应用、施用或使用，以预防或延迟疾病的症状、并发症或生化指标的发作，减轻症状或阻止或抑制疾病、病症或障碍的进一步发展。治疗可以是预防性的(以预防或延迟疾病的发作，或预防其临床或亚临床症状的表现)或疾病表现后的症状的治疗性抑制或减轻。
如本文所使用的术语“说明材料”包括可用于传达***、装置、组合物或其组合用于影响、减轻或治疗各种疾病、障碍或病症的有用性的出版物、记录、图表或任何其他表达媒介。任选地或供选择地，说明材料可以描述减轻细胞、组织、哺乳动物等的疾病或障碍的一种或多种方法。试剂盒的说明材料可以例如被固定到包含本发明的***、装置和/或组合物的容器，或与包含该***、装置和/或组合物的容器一起运输。供选择地，说明材料可以与容器分开运输，意图是接收者配合使用说明材料和化合物。
如本文所用的短语“和/或”应理解为意指如此结合的要素的“任一个或两个”，即在一些情况下结合存在并且在其他情况下分离存在的要素。除非明确地相反指示，除了由“和/或”从句特别标识的要素之外，其他要素可以任选地存在，无论与那些明确指出的要素相关还是不相关。因此，作为非限制性实例，当与诸如“包括”的开放式语言结合使用时，对“A和/或B”的提及在一个实施方案中可以指代在没有B的情况下的A(任选地包括B之外的要素)；在另一个实施方案中是指在没有A的情况下的B(任选地包括除A之外的要素)；在又一个实施方案中是指A和B两者(任选地包括其他要素)；等。
除非本文另外定义，否则术语“基本上由……组成”是指排除有助于功能的其它材料。尽管如此，这样的其他材料可能以痕量共同或单独存在。
如在本说明书中使用的，术语“基本上”或“大约”是指加或减10％(例如按重量计或按体积计)，并且在一些实施方案中，加或减5％。在整个说明书中对“一个实例”、“实例”、“一个实施方案”或“实施方案”的提及意味着结合该实例描述的特定特征、结构或特性被包括在本技术的至少一个实例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个实例中”、“在实例中”，“一个实施方案”或“实施方案”不一定都指代相同的实例。此外，特定特征、结构、程序、步骤或特性可以以任何合适的方式组合在该技术的一个或多个实例中。本文提供的标题仅仅是为了方便，并不意图限制或解释要求保护的技术的范围或含义。
以上描述了本发明的某些实施方案。然而，明确指出的是，本发明不限于那些实施方案，而是意图将对本文明确描述的内容的添加和修改也包括在本发明的范围内。此外，应理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本文描述的各实施方案的特征不是相互排斥的，并且可以以各种组合和排列存在，即使这些组合或排列没有在本文中明确。实际上，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域普通技术人员将想到对本文描述的内容的变化、修改和其他实施。因此，本发明不仅仅由前面的说明性描述限定。

Claims (20)

1.一种组合物，其包含：
多孔生物相容性聚合物基质，其具有多个平均尺寸为约100μm至约500μm的大孔；
接触所述多孔生物相容性基质的钙陶瓷颗粒，所述钙陶瓷颗粒具有约425μm至约800μm的平均直径并且具有限定所述颗粒内部的至少一个表面的微孔的互连网络。
2.权利要求1所述的组合物，所述钙陶瓷颗粒具有约5.5至约6.0的pH。
3.权利要求1所述的组合物，其还包含与所述至少一个内表面结合的骨诱导蛋白，其中所述钙陶瓷颗粒的质心附近的骨诱导蛋白的浓度不低于钙陶瓷颗粒的外表面上的骨诱导蛋白的浓度的约33％。
4.权利要求1所述的组合物，其中所述多孔生物相容性基质另外具有多个平均直径为约1mm至2mm的大孔。
5.权利要求1所述的组合物，其中所述多孔生物相容性基质由胶原组成。
6.权利要求1所述的组合物，其中所述多孔生物相容性基质由合成聚合物组成。
7.权利要求1所述的组合物，其中所述组合物具有足够的柱强度以抵抗在50％线性应变下至少50kPa的压力。
8.权利要求1所述的组合物，其被配置成用骨诱导蛋白负载并在植入后保留至少50％的骨诱导蛋白至少7天的时间段。
9.一种治疗患者的方法，其包括以下步骤：
使患者的骨组织与组合物接触，所述组合物包含：
多孔生物相容性基质，所述基质包含多个平均尺寸为约100μm至约500μm的大孔；
接触所述多孔生物相容性基质的钙陶瓷颗粒，所述钙陶瓷颗粒具有限定所述颗粒内部的至少一个表面的微孔的互连网络；和
与所述颗粒内部的至少一个表面结合的骨诱导蛋白，其中所述骨诱导蛋白分布在所述颗粒的质心附近的至少一个表面的部分上和所述颗粒的外部附近的至少一个表面的部分上。
10.权利要求9所述的方法，其中所述骨组织选自骨和椎骨的创伤性损伤部位。
11.权利要求9所述的组合物，其中所述钙陶瓷颗粒具有约5.5至约6.0的pH。
12.权利要求9所述的方法，其中所述多孔生物相容性基质包含胶原。
13.权利要求9所述的方法，其中所述多孔生物相容性基质包含合成聚合物。
14.权利要求9所述的方法，其中所述钙陶瓷颗粒的质心附近的骨诱导蛋白的浓度不低于所述钙陶瓷颗粒的外表面上骨诱导蛋白的浓度的约33％。
15.权利要求9所述的方法，其还包括用包含骨诱导蛋白的溶液润湿所述组合物，从而使骨诱导蛋白与所述至少一个表面结合的步骤。
16.一种用于治疗患者的试剂盒，其包括：
载体，其包括：
多孔生物相容性基质，所述基质包含多个平均尺寸为约100μm至约500μm的大孔；和
接触所述多孔生物相容性基质的钙陶瓷颗粒，所述钙陶瓷颗粒具有限定所述颗粒内部的至少一个表面的微孔的互连网络；和
以其中骨诱导溶液可被添加到流体以形成溶液的形式容纳骨诱导蛋白的容器，所述溶液适于润湿载体，从而使骨诱导蛋白与所述颗粒内部的至少一个表面结合，从而形成植入物。
17.权利要求16所述的试剂盒，其中所述多孔生物相容性基质还具有多个平均直径为约1mm至2mm的大孔。
18.权利要求16所述的试剂盒，其中所述多孔生物相容性基质由胶原组成。
19.权利要求16所述的试剂盒，其中所述多孔生物相容性基质由合成聚合物组成。
20.权利要求16所述的试剂盒，其中所述植入物具有足够的柱强度以抵抗在50％线性应变下至少50kPa的压力。
CN201680063582.5A 2015-10-30 2016-10-31 用于增强骨修复中骨诱导分子的递送的基质 Withdrawn CN108601864A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562248861P 2015-10-30 2015-10-30
US62/248861 2015-10-30
PCT/US2016/059782 WO2017075613A1 (en) 2015-10-30 2016-10-31 Matrix for enhanced delivery of osteoinductive molecules in bone repair

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108601864A true CN108601864A (zh) 2018-09-28

Family

ID=57281306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680063582.5A Withdrawn CN108601864A (zh) 2015-10-30 2016-10-31 用于增强骨修复中骨诱导分子的递送的基质

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10300172B2 (zh)
EP (1) EP3368094B1 (zh)
JP (1) JP2018537158A (zh)
KR (1) KR20180079368A (zh)
CN (1) CN108601864A (zh)
AU (1) AU2016344024B2 (zh)
BR (1) BR112018008388A2 (zh)
CA (1) CA3002565A1 (zh)
WO (1) WO2017075613A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114080243A (zh) * 2019-07-26 2022-02-22 华沙整形外科股份有限公司 可植入的磷酸钙组合物和方法
CN114080376A (zh) * 2019-07-26 2022-02-22 华沙整形外科股份有限公司 磷酸钙颗粒及其制备方法
CN114096288A (zh) * 2019-07-26 2022-02-25 华沙整形外科股份有限公司 可水合且可流动的可植入组合物及其制备和使用方法
CN114569732A (zh) * 2022-01-24 2022-06-03 国家纳米科学中心 一种纳米药物及其制备方法和应用

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3697459B1 (en) * 2017-10-19 2022-10-26 GENERA ISTRAZIVANJA d.o.o. Autologous bone graft substitute
KR102094987B1 (ko) * 2019-07-12 2020-03-31 주식회사 휴덴스 합성골 이식재 제조장치

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4394370A (en) 1981-09-21 1983-07-19 Jefferies Steven R Bone graft material for osseous defects and method of making same
US5385887A (en) 1993-09-10 1995-01-31 Genetics Institute, Inc. Formulations for delivery of osteogenic proteins
EP0823687B1 (de) 1996-08-09 2001-01-31 Hans Dipl.-Ing. Seib Computernetzwerk und Verfahren zur Freigabe von Bau- und Konstruktionsplänen
EP1344538A1 (en) 2002-03-14 2003-09-17 Degradable Solutions AG Porous biodegradable implant material and method for its fabrication
JP4540969B2 (ja) 2003-11-27 2010-09-08 Ｈｏｙａ株式会社 リン酸カルシウムセラミックス多孔体及びその製造方法
US7722895B1 (en) * 2004-09-20 2010-05-25 Warsaw Orthopedic, Inc. Osteogenic implants with combined implant materials, and materials and methods for same
GB0502493D0 (en) 2005-02-07 2005-03-16 Orthogem Ltd Bone cement
EP1988938A4 (en) 2006-02-27 2011-09-28 Agency Science Tech & Res HARDENABLE BONE CEMENT
GB2440721A (en) * 2006-08-11 2008-02-13 Univ Cambridge Tech Composite biomaterial formed by cooling a fluid composition on a porous solid and removing solidified crystals of the liquid carrier
US8048857B2 (en) * 2006-12-19 2011-11-01 Warsaw Orthopedic, Inc. Flowable carrier compositions and methods of use
US20130224277A1 (en) 2010-08-31 2013-08-29 Institut National De La Sante Et De La Recherche Medicale (Inserm) Porous polysaccharide scaffold comprising nano-hydroxyapatite and use for bone formation
JP6116484B2 (ja) 2010-12-13 2017-04-19 バイオミメティック セラピューティクス，リミテッド ライアビリティ カンパニー 脊椎固定術用の組成物および方法
CA2827924C (en) 2011-02-25 2019-07-02 DePuy Synthes Products, LLC Osteogenic promoting implants and methods of inducing bone growth
GB201113054D0 (en) 2011-07-29 2011-09-14 Rolls Royce Plc Flap seal and sealing apparatus
JP6318143B2 (ja) 2012-04-11 2018-04-25 インデュース バイオロジクス インコーポレイテッドＩｎｄｕｃｅ Ｂｉｏｌｏｇｉｃｓ Ｉｎｃ． 成長因子の多相性放出のためのシステムおよび方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114080243A (zh) * 2019-07-26 2022-02-22 华沙整形外科股份有限公司 可植入的磷酸钙组合物和方法
CN114080376A (zh) * 2019-07-26 2022-02-22 华沙整形外科股份有限公司 磷酸钙颗粒及其制备方法
CN114096288A (zh) * 2019-07-26 2022-02-25 华沙整形外科股份有限公司 可水合且可流动的可植入组合物及其制备和使用方法
US11498880B2 (en) 2019-07-26 2022-11-15 Warsaw Orthopedic, Inc. Calcium phosphate granules and methods of making them
CN114569732A (zh) * 2022-01-24 2022-06-03 国家纳米科学中心 一种纳米药物及其制备方法和应用
CN114569732B (zh) * 2022-01-24 2023-09-01 国家纳米科学中心 一种纳米药物及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
BR112018008388A2 (pt) 2018-10-23
JP2018537158A (ja) 2018-12-20
EP3368094B1 (en) 2021-03-10
AU2016344024A1 (en) 2018-05-10
EP3368094A1 (en) 2018-09-05
US20170209623A1 (en) 2017-07-27
AU2016344024B2 (en) 2018-11-22
WO2017075613A1 (en) 2017-05-04
CA3002565A1 (en) 2017-05-04
KR20180079368A (ko) 2018-07-10
US10300172B2 (en) 2019-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108601864A (zh) 用于增强骨修复中骨诱导分子的递送的基质
Thrivikraman et al. Biomaterials for craniofacial bone regeneration
van der Stok et al. Enhanced bone regeneration of cortical segmental bone defects using porous titanium scaffolds incorporated with colloidal gelatin gels for time-and dose-controlled delivery of dual growth factors
Pilia et al. Development of composite scaffolds for load‐bearing segmental bone defects
Basha et al. Design of biocomposite materials for bone tissue regeneration
Oryan et al. Bone regenerative medicine: classic options, novel strategies, and future directions
Parikh Bone graft substitutes: past, present, future
Romagnoli et al. Drug delivery using composite scaffolds in the context of bone tissue engineering
TWI394597B (zh) 骨科用生物可分解性補綴物
Guda et al. Guided bone regeneration in long-bone defects with a structural hydroxyapatite graft and collagen membrane
US11452760B2 (en) Systems and methods for improved delivery of osteoinductive molecules in bone repair
Liu et al. Injectable biocomposites for bone healing in rabbit femoral condyle defects
US20170319750A1 (en) Composite matrices designed for enhanced bone repair
Cornell Osteobiologics.
US10646347B2 (en) Protein delivery with porous metallic structure
CN205569387U (zh) 一种负载rhBMP-2缓释***的可实现血管转移的可降解支架
Borges et al. Microspheres for bone regeneration
US10183095B2 (en) Treatment of skeletal voids with implantable substrate hydrated with bone marrow concentrate
Barbanera et al. Potential applications of synthetic bioceramic bone graft substitute in spinal surgery
Sharmin Functionalizing intact allografts through polymer coating and growth factor delivery
Filion et al. Scalable Functional Bone Substitutes: Strategic Integration of Key Structural Elements of Bone in Synthetic Biomaterials

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20180928